PROJEKTOWANIE KONSTRUKCJI

STALOWYCH WEDŁUG PN-EN 1993-1-1

ANTONI BIEGUS

tel. 071 372 77 79, 071 32037 66, 0664 531 931antoni.biegus@pwr.wroc.pl

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

Program 10 Eurokodów (57 cz ęści – EN 199X-X-X)

EN 1990 Podstawy projektowania konstrukcji

EN 1991 Oddziaływania na konstrukcje

EN 1992 Projektowanie konstrukcji z betonu

EN 1993 Projektowanie konstrukcji stalowych

EN 1994 Projektowanie konstrukcji zespolonych...

EN 1995 Projektowanie konstrukcji drewnianych

EN 1996 Projektowanie konstrukcji murowych

EN 1997 Projektowanie geotechniczne

EN 1998 Projektowanie sejsmiczne

EN 1999 Projektowanie konstrukcji aluminiowych

Eurokod 3:Projektowanie konstrukcji stalowych

Składa się z następujących części

EN 1993-1*/: Reguły ogólne i reguły dlabudynków

EN 1993-2: Mosty staloweEN 1993-3*/: WieŜe, maszty i kominyEN 1993-4*/: Silosy, zbiorniki i rurociągiEN 1993-5: Palowanie i grodzieEN 1993-6: Konstrukcje wsporcze suwnic__________________________

*/ Normy wieloczęściowe

Część Eurokodu 3 (1993-1-X):Projektowanie konstrukcji stalowych

Obejmuje następujące podczęści:

1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków1-2: Obliczanie konstrukcji z uwagi na warunki pozarowe1-3: Konstrukcje z kształtowników i blach profilow. na zimno1-4: Konstrukcje ze stali nierdzewnych1-5: Blachownice1-6: Wytrzymałość i stateczność konstrukcji powłokowych1-7: Konstrukcje płytowe1-8: Projektowanie węzłów1-9: Zmęczenie

1-10: Dobór stali ze względu na odporność na kruche pękanie iciągliwość między warstwową

1-11: Konstrukcje cięgnowe1-12: Konstrukcje ze stali S 500÷S 700

PN-EN 1993-1-1 podaje podstawowe reguły projek-towania konstrukcji stalowych z materiałów o grubości t ≥≥≥≥ 3 mm , a takŜe postanowienia dodatkowe dotyczące projektowania budynków o konstrukcji stalowej.

Dokumenty zwi ązane z Eurokodem 3

• EN 1990: Podstawy projektowania konstrukcji

• EN 1991: Oddziaływania na konstrukcje

• EN 1090: Wykonanie konstrukcji stalowych- wymagania techniczne

• Europejskie normy (EN) i aprobaty techniczne (ETA)dotyczące wyrobów budowlanych na konstrukcjestalowe (np. Normy wyrobów ze stali konstrukcyjnejspawalnej EN 10025-1:2004, EN 10025-2:2004, .....

1.3. ZAŁOśENIA

ZałoŜenia ogólne wymienione w PN-EN 1990 orazwytwarzanie i montaŜ w EN 1090

1.4. ROZRÓśNIENIE ZASAD I REGUŁ STOSOWANIA

Wymienione w PN-EN 1990 – rozd. 1.4.

1.5. TERMINY I DEFINICJE

Terminy wymienione w PN-EN 1990 – rozd. 1.5.

Ponadto w PN-EN 1993-1-1 podano dodatkowepodstawowe terminy i definicje związane z projekto-waniem budynków o konstrukcji stalowej.

Analiza globalna – wyznaczenie spójnego zbioru sił wewnętrznych i momentów zginających (N, V, M) w konstrukcji, które są w równowadze z określonym zbiorem oddziaływań zewnętrznych.

Długo ść teoretyczna – długość między sąsiednimi punktami bocznego podparcia, lub punktem podparcia i jego końcem (np. wspornik) w rozpatrywanej płasz-czyźnie wyboczenia.

Długo ść wyboczeniowa – długość teoretyczna elementu podpartego przegubowo (analogicznego pod kaŜdym względem), który ma taka samą, jak rozpatry-wany element, nośność krytyczną przy wyboczeniu.

Efekt szerokiego pasa – nierównomierny rozkład napręŜeń normalnych uwzględnia się stosując tzw. szerokość współpracującą.

Ustrój pr ętowy (szkieletowy) - konstrukcja lub jej część, złoŜona z bezpośrednio połączonych elementów prętowych, zaprojektowana do przenoszenia obciąŜeń.

Termin ten odnosi się zarówno do ustrojów ramowych, jak i kratowych. Obejmuje zarówno ustroje płaskie jaki trójwymiarowe.

Typ szkieletu , w aspekcie analizy globalnej obej-muje następujące kategorie układów:

• układy ciągłe – o węzłach sztywnych,• układy niepełnoci ągłe – o węzłach podatnych

(w analizie naleŜy uwzględnić zarówno właściwościelementów oraz węzłów),

• układy proste – o węzłach przegubowych.

Oznaczenia (najistotniejsze ró Ŝnice)W Eurokodzie 3 wyst ępuje wiele nowych oznacze ń.

NajwaŜniejsze systemowe ró Ŝnice, jakie warto odnotowa ć w kontek ście PN są następujące

SYMBOLE

• Główne osie przekrojupoprzecznegoy-y – oś najwi ększej

bezw ładności,z-z – oś najmniejszej

bezw ładności,• x-x – oś podłu Ŝna

elementu

• Wartości obliczeniowe - schemat zapisu

X - efekt oddziaływań (np. X = N, V, M,...),XEd - obliczeniowy efekt oddziaływań

(np. NEd, VEd, MEd., ..),XRd - nośność obliczeniowa - stowarzyszona z X

(np. Nt,Rd, Nc,Rd, Nb,Rd Vc,Rd, TRd, Mc,Rd, ..)

Według PN-90/B-03200- obliczeniowy efekt oddziaływań (N, V, M, ..),- nośność obliczeniowa - stowarzyszona z X(NRc, VR, MR)

• Wspó łczynniki niestateczno ści (redukcyjne)χχχχ - ze względu na wyboczenie,

χχχχLT - ze względu na zwichrzenieWedług PN-90/B-03200

ϕϕϕϕ, ϕϕϕϕL

Materia ł - stal konstrukcyjnaStal stosowana na konstrukcje powinna być ciągliwa ,

spawalna i odporna kruche p ękanie .

Jako wartości charakterystyczne granicy plastyczności (fy) przyjmuje się specyfikowane w normach wyrobów wartości nominalne (fy = ReH, fu = Rm). {ReH, Rm wg normy wyrobu}

• Zalecane warunki ciągliwości:

fu/fy ≥≥≥≥ 1,10, A5 ≥≥≥≥ 15%, εεεεu ≥≥≥≥ 15 εεεεy (εεεεy= fy / E)

PowyŜsze warunki spełniają w szczególności staleS 235, S 275, S 355, S 420 oraz S 460

W normie EN 1993-1-1 powołano się na normy:EN 10025: Wyroby walcowane na gorącoEN 10210: Kształtowniki rurowe wykończone na gorącoEN 10219: Kształtowniki rurowe profilowane na zimno

• Zalecenia dot. odporno ść na kruche p ękanie : EN 1993-1-10

Materia ł - stal konstrukcyjna – c.d.Według PN-90/B-03200 jako charakterystykę wytrzymałościowąmateriału przyjmuje się parametr w postaci wytrzymało ści obliczeniowej stali

fd = fy / γγγγs

Współczynnik materiałowy γγγγs nie występuje w PN-90/B-03200 w sposób „jawny”, gdyŜ ustalając nośność korzysta się z wartości wytrzymało ści obliczeniowej stali f d.

W Eurokodzie w celu określenia nośność korzysta się z war-tości granicy plastyczno ści stali f y, którą w zaleŜności anali-zowanego stanu wytęŜenia dzieli się przez odpowiedni, „jawnie”występujący, współczynnik materiałowy: γγγγM (γγγγM0, γγγγM1, γγγγM2 ).

Moduł spręŜystościE = 210 000 N/mm 2 - wg Eurokodu 3E = 205 000 N/mm 2 - wg PN-90/B-03200

RóŜnicowanie fy w zaleŜności od grubości. Przedziały:

t ≤ 40 mm i 40 < t ≤ 80 mm - według EC 1993-1-1t ≤ 16 mm, 16< t ≤ 40 mm i 40< t ≤ 100 mm - wg PN-90/B-03200

Nominalne warto ści granicy plastyczno ści f y i wytrzymało ści na rozciaganie f u stali walcowanej na gor ąco

STALE DROBNOZIARNISTE

N – normalizowane lub walcowane normalizuj ąco

M – walcowanych termomechanicznie

L – niska temperatura

CIĄGLIWOŚĆ MIĘDZYWARSTWOWA

- zdolność do odkształceń plastycznych na wskroś grubościmateriału (np. w spawanych połączeniach belek ze słupami)

Wytyczne doboru parametrów ciągliwości podano EN 1993-1-10.

Wartość ZEd ustala się według 1993-1-10/3.2(2) zgodnie do klas jakości według EN 10163 – w przypadku budynków przyporządkowanie podano w tablicy 3.2.

Pierwszy symbol główny – określa zastosowanie (np. S - stal konstrukcyjna, H - stal na kształtowniki zamknięte, B - stal na pręty zbrojeniowe do betonu, G - staliwo).

Drugi symbol główny – to trzycyfrowa liczba określająca min. granicę plastyczności.

Symbole dodatkowe – np. pierwszy symbol dodatkowy to odmiana plastyczności wy-raŜona w pracy łamania KV w Ŝądanej temper. Np. KV = 27 J w temperaturze + 20 oC.

S – stal konstrukcyjnaWarianty stali:- niestopowe

(podstawowa S 235)- stopowe drobnoziarniste

(jakościowe S 275, S 355)(specjalne S 460)

S 355 J2 + M

Stale stopowe drobnoziarnisteN – normalizowana lub walcowana

normalizującoM – walcowana termomechanicznie

Q – hartowana i odpuszczana

A – utwardzana wydzieleniowo

J2 – symbol określający pracę łamaniaWariantystale stopowe (JR – ud. 27 J przy + 20oC)

(J0 – ud. 27 J przy + 0oC)(J2 – ud. 27 J przy – 20oC)

stale stopowe drobnoziarniste(N – ud. 40 J przy – 20oC)(NL – ud. 27 J przy -50oC)

355 – granica plastyczności [N/mm2] dla grubości < 16 mm

Z A G A D N I E N I A M A T E R I A Ł O W E

Stale trudno rdzewiej ące – stale stopowe, ale nie drobnoziarniste(z podwyŜszona zawartością fosforu) z dodatk. symbolem W lub WPnp. S 235 J0 W, S 235 J2 W, S 355 J0 WP, S 355 J2 WP

TRWAŁOŚĆ KONSTRUKCJIW projektowaniu konstrukcji naleŜy brać pod uwagę

następujące procesy deterioracji (pogaszenia się ich właściwości fizycznych):• korozję - wskutek oddziaływań (wpływów) środowiska• zuŜycie części- wskutek oddziaływań mechanicznych• zmęczenie materiału (rozwój mikropęknięć) – wskutek

oddziaływań wysokocyklonowych (N > 104).

Nośność zmęczeniową konstrukcji sprawdza sięwedług EN-1993-1-9.

Trwałość konstrukcji zapewnia się przez odpowiednie jej: zaprojektowanie i wykonanie (zabezpieczenie),oraz właściwe utrzymanie w projektowym okresie uŜytkowania.

MODELE ANALIZY KONSTRUKCJI

W analizie wytęŜenia konstrukcji wyróŜnia się ele-menty krytyczne . Są to takie części składowe ustroju, w których w skutek przyrostu obciąŜenia dochodzi do wyczerpania ich nośności, prowadzącego do zmiany konstrukcji w ustrój geometrycznie zmienny.

Mogą nimi być przekroje elementów, pręty (rygle, podciągi, słupy) oraz węzły (połączenia, styki).

Elementy krytyczne są przedmiotem wymiarowania i normowego sprawdzania ich bezpieczeństwa.

Charakteryzowane są one parametrami ich noś-ności, czyli zdolnością do przenoszenia określonych siłwewnętrznych.

Bezpieczeństwo konstrukcji (w odniesieniu do spełnie-nia warunku wytrzymałościowego) w ujęciu normy sprowa-dza się do kontroli stopnia wykorzystania nośności ele-mentów krytycznych w stosunku do prognozowanych siłwewnętrznych, które mogą w nich wystąpić.

Sprawdzeniu wytrzymałościowemu podlegają elementy krytyczne, w których moŜna spodziewać się lokalnych ekstremalnych sił wewnętrznych.

Analiza nośności granicznej konstrukcji jest uwarun-kowana znajomością jej ścieŜki równowagi statycznej i ekstremalnych sił przekrojowych oraz nośności granicznej elementów krytycznych ustroju.

Przyst ępując do oceny bezpiecze ństwa konstrukcji naleŜy dokona ć wyboru jej modelu obliczeniowego i metody analizy .

Powinny one, w sposób moŜliwie precyzyjny, odwzorowywać rzeczywiste zachowanie się konstrukcji. Dotyczy to zarówno przyjęcia schematu statycznego i obciąŜeń ustroju, jak i modelu zachowania się konstrukcji, prętów, podpór i węzłów pod obciąŜeniem.

NaleŜy dokona ć identyfikacji modeli ścieŜek równowagi statycznej przekrojów, pr ętów i konstrukcji

Znajomość tych modeli odgrywa podstawową rolę przy wyborze właściwego modelu i metody obliczeń statycz-nych konstrukcji.

Współczesne techniki wspomaganego komputerowo projektowania konstrukcji, umoŜliwiają dokładniejszą niŜdawniej analizę wytęŜenia i odkształcenia konstrukcji róŜnych typów i ocenę ich nośności.

Nośnośćgranicznaprzekrojówprętów

Nośność graniczna pr ętów

Nośnośćgranicznawęzłów

ANALIZA KONSTRUKCJI

W analizie konstrukcji naleŜy przyjmować odpowie-dnie załoŜenia i modele obliczeniowe, odzwierciedla-jące zachowanie się konstrukcji w rozpatrywanym stanie granicznym.

Stosowane rodzaje analizy globalnej

♦ w aspekcie geometrii i równań statyki• analiza I rz ędu (geometria początkowa)• analiza II rz ędu (geometria zdeformowana)

♦ w aspekcie właściwości materiału• analiza liniowo-spr ęŜysta• analiza nieliniowa (spręŜysto-plastyczna)

RODZAJE ANALIZY USTROJÓW PR ĘTOWYCHanaliza liniowo-spręŜysta I rzędu bez redystrybucji

(załoŜenia: liniowy związek napręŜenie-odkształcenie i początkowa geometria konstrukcji)

• analiza liniowo-spręŜysta I rzędu z uwzględnieniemredystrybucji (bez analizy zdolności do obrotu)

• analiza liniowo-spręŜysta II rzędu(załoŜenia: liniowy związek napręŜenie-odkształcenie i odkształcona geometria konstrukcji)

• analiza nieliniowa II rzędu (załoŜenia: nieliniowy związek napręŜenie-

odkształcenie i odkształcona geometria ustroju) - moŜe być albo:♦ analiza spręŜysto-idealnie plastyczna albo♦ analiza spręŜysto-plastyczna

• analiza spręŜysto-idealnie plastyczna I rzędu(załoŜenia: część liniowa spręŜysta przechodząca w plastyczną bez wzmocnienia)

• analiza spręŜysto-idealnie plastyczna II rzędu• analiza spręŜysto-idealnie plastyczna I lub II rzędu• analiza sztywno-plastyczna II rzędu

(analiza ustroju nieodkształconego)

MODELOWANIE WĘZŁÓWDla potrzeb analizy, ze względu na modele

połączeń i ich klasy w aspekcie zginania rozróŜnia się(EN 1993-1-8/5.1.1) modele węzłów:

• układy ciągłe – o węzłach sztywnych,• układy niepełnoci ągłe – o węzłach podatnych

(w analizie naleŜy uwzględnić zarówno właściwościelementów oraz węzłów),

• układy proste - o węzłach nominalnie przegubowych

Wpływ zachowania się węzłów na rozkład siłwewnętrznych i deformacji konstrukcji zazwyczaj moŜe być pomini ęty , lecz jeśli wpływ ten jest istotny (jak w ustrojach z węzłami podatnymi), to powinien byćuwzględniony.

Połączenie uciąglające płatwi

Mi=miql2

mi=mi=

W analizie układów niepełno-ciągłych węzły podatne modelujesię jako połączenia o skończonejsztywności (podatności).Obliczanie i projektowanie takich

węzłów podano w EN-1993-1-8

ANALIZA GLOBALNA

Do wyznaczania sił wewnętrznych i momentów w ustroju nośnym stosuje się najczęściej• analiz ę I rzędu , przy załoŜeniu pierwotnej geometrii,• analiza II rz ędu , z uwzględnieniem wpływu deformacji

na statykę układu.

Efekty towarzyszące deformacjom ustroju (efekty II rzędu) powinny być uwzględniane, jeśli powodują znaczą-cy przyrost efektów oddziaływań, lub wpływają istotnie na zachowanie się konstrukcji.

♦ Według załącznika krajowego w PN-EN 1993-1-1 analizęI rzędu bez uwzględnienia imperfekcji moŜna stosować w przypadku układów nieprzechyłowych (sztywno stęŜonych), a takŜe ram jednokondygnacyjnych układów przechyłowych.

RamastęŜona

RamaniestęŜona

ANALIZA STATECZNO ŚCI

W ocenie stateczności konstrukcji naleŜy uwzględnićwpływy imperfekcji, niekiedy dodatkowe efekty II rzędu (efekty P-delta). W zaleŜności od opcji obliczeniowej wpływ imperfekcji uwzględnia się w dwojaki sposób• za pomocą odpowiednich współczyn. niestateczności, • na etapie analizy układu, poprzez wprowadzenie zastę-

pczych obliczeniowych imperfekcji geometrycznych.

Zastępcze obliczeniowe imperfekcje geometryczne w analizie ustrojów pr ętowych

Rozróznia się:

imperfekcje globalne - wstępny przechył układu (Φo),imperfekcje lokalne - wstępne wygięcia elementów (eo/L)

ANALIZA UKŁADU A KRYTERIA NO ŚNOŚCI*

W tym kontekście moŜliwe są 3 modele obliczeniowe i sposoby podejścia

1. Układ bez imperfekcji- statyka I rzędu →→→→ kryteria A i B

2. Układ z imperfekcjami globalnymi- statyka I rzędu + efekty P-delta →→→→kryteria A i B (Lcr ≤ L)

3. Układ z imperfekcjami globalnymi i lokalnymi- statyka II rzędu →→→→ kryteria A

___________________________________________________________________________* A - nośność przekrojów, B - stateczność elementów

W przypadku opcji 3. Nie ma potrzeby sprawdzania stateczności elementów konstrukcji.

O zastosowaniu poszczególnych opcji decyduje parametr, w postaci mnoŜnika obciąŜenia krytycznego

ααααcr = Fcr / FEd

Fcr – obciąŜenie krytyczne przy globalnej niestateczności spręŜystej,FEd – sumaryczne obciąŜenie pionowe.

Opcję 1. stosuje się do układów nieprzechyłowych(gdy αcr ≥ 10).

W przypadku układów przechyłowych (αcr < 10) tj. wraŜliwych na przechyłowe efekty II rzędu, zasadniczo stosuje się opcję 3.

Opcję 2. - podejście uproszczone, stosuje się do układów regularnych i niezbyt smukłych (10 > αcr ≥ 3).

MnoŜnik obci ąŜenia krytycznego (niestateczno ść spręŜysta)

Ogólnie: αcr = Fcr / FEd; αcr ≅ (Hed / VEd) h / δ)*

α cr ≥ 10 10 > α cr ≥ 3 3 > α cr

Analiza Uproszczona DokładnaI rzędu analiza II rzędu analiza II rzędu

Układy Układy przechyłowenieprzechyłowe (wraŜliwe na przechyłowe efekty II rzędu)

* Formuła przybliŜona dla układów regularnych

UPROSZCZONA ANALIZA II RZ ĘDU (załoŜenia)

• Momenty II rz ędu

MII (H, F) ≅≅≅≅ (H*) + M (F)H - obciąŜenia poziomeF - obciąŜenia pionowe

• Amplifikowane oddziaływania poziome *

H* = H/(1 - ααααs); H = Ho + HwHo - siły od imperfekcjiHw - siły od wiatru (lub inne)

• Wskaźnik wra Ŝliwo ści na przechył *

ααααs = 1/ ααααcr ≅≅≅≅ VΦΦΦΦ V - reakcja pionowaΦ - podatność przechyłowa

_____________________________

* Dla poszczególnych kondygnacji

Parametry zwi ązane z przechyłem

Dane dla i-tej kondygnacjiDefinicje

• Przechył kondygnacji

φi = δi /(Hj) / hi

• Podatność przechyłowa

φi = φi / HEdi

• Wskaźnik wraŜliwości

αsi = VEdi Φi

(∑ - sumowanie obejmuje siły dla j ≥ i)

IMPERFEKCJEAnaliza konstrukcji powinna uwzględniać wpływy

imperfekcji obejmujących napręŜenia własne i odchyłki geometryczne takie jak• brak: prostości, płaskości, prostopadłości, przylegania • mimo środy monta Ŝowe występujące w węzłach ustroju (z wyjątkiem uwzględnionych w kryterium nośności elem. )

Imperfekcje w analizie globalnej ram

Przyjmowany w obliczeniach kształt globalnych i lokal-nych imperfekcji określa się na podstawie analizy wszyst-kich moŜliwych postaci wyboczenia spręŜystego ustroju (w oraz z płaszczyzny a takŜe symetryczne i niesymetry-czne). W ramach przechyłowych uwzględnia się w postaci: • wstępnych imperfekcji przechyłowych oraz• imperfekcji łukowych poszczególnych elementów.

WSTĘPNE IMPERFEKCJE PRZECHYŁOWE

gdzie:φφφφ0 – wartość podstawowa φφφφ0 = 1 / 200,ααααh– współczynnik redukcyjny ze względu na wysokość

ααααh = 2 h-0.5 lecz 2/3 ≤≤≤≤ ααααh ≤≤≤≤ 1.0ααααm – współczynnik redukcyjny ze względu na liczbę

słupów ααααm = [0.5(1+1 / m)] 0.5

h – wysokość kondygnacji w metrach,m – liczba słupów w rzędzie, które przenoszą NEd<0.5

obciąŜenia słupa w analizowanej płaszczyźnie.

φφφφ = φφφφ0 ααααh ααααm

LOKALNE WST ĘPNE IMPERFEKCJE ŁUKOWE

Lokalne wstępne łukowe elementów naraŜonych na wyboczenie gięte - wartość względna

gdzie L – długość elementu

Wartości obliczeniowewstępnych imperfekcji łukowych e0 /L

e0 /L

MoŜna pominąć imperfekcje przechyłowe gdy przenoszą

W celu wyznaczenia oddziaływań poziomych na tarcze stropowe zaleca się przyjmować imperfekcje o konfiguracji jak na rysunku, gdzie imperfekcją przechyłową uzyskana ze wzoru

dla h – wysokośćkondygnacji

Hed ≥≥≥≥ 0.15 VEd

φφφφ = φφφφ0 ααααh ααααm

)005.0,01.0max(0 dcc fANF =

∑+

==

m

iim F

mF

10

1

2αm,PN

S TĘ ś E N I A P O Ł A C I O W E P O P R Z E C Z N E

e0 = ααααm,EC L / 500,

ααααm,EC=[0.5(1+1/m)] 0.5

Łukowe wygięcia elementów moŜna zastąpić równowaŜnąsiła stabilizującą

qd = 8ΣΣΣΣNed(e0 +δδδδq)/L2

δδδδq – ugięcia stęŜenia od oddzia-ływań q i wszystkich obciąŜeńzewnętrznych z analizy I rzędu (δδδδq= 0, gdy obl. wg teorii II rzędu).

Gdy stęŜenie stabilizuje ściskany pas belki o stałej wysokości h, to siłę NEd moŜna obliczyć ze wzoru

NEd = MEd / h

MEd – maksymalny momentzginający w belce.

e0qd

błąd w PN-EC 1993-1-1

e0 = ααααm,EC L / 500,

ααααm,EC=[0.5(1+1/m)] 0.5

STĘśENIA MIĘDZYSŁUPOWE

e0 e0 e0

φ φ φ

φ φ φ

SKRĘCENIE

POCHYLENIEWYWRÓCENIE

STĘśENIA MIĘDZYWIĄZAROWE

STĘśENIA MIĘDZYWIĄZAROWE

Konferencja „AWARIE BUDOWLANE” 1991 r.Biegus A., Cabaj J. Oszacowanie wytęŜenia pionowych stęŜeń dźwi-

garów kratowych, InŜ. i Bud. nr 2/1991.

KLASYFIKACJA PRZEKROJÓW PR ĘTÓW

Proporcje geometryczne części składowych prze-krojów poprzecznych (półek i środników) elementów zginanych i ściskanych sprawiają, iŜ w granicznych stanach wytęŜenia ich ścieŜki równowagi statycznej (np. zaleŜność obciąŜenie - przemieszczenie) mogą sięzasadniczo róŜnić. Podstawowe typy przekrojów to: grubo ścienne i cienko ścienne .

W zaleŜności od smukłości ścianek, przekrojeosiągać częściowe lub pełne uplastycznienie w granicznym stanie wytęŜenia.

Klasyfikacji przekroi została usystematyzowana w normach.

Przekrojegrubościenneto kształtowniki,w którychnie występujelokalna utrata stateczności (nie wpływa nawyczerpanienośności).

Przekroje cienkościenne to elementy konstrukcyjne, w których występująca lokalna utrata stateczności części składowych kształtownika zmniejsza ich nośność spręŜystą.

Podstawowym kryterium zaliczania przekroju (klasyfikacji) do poszczególnych klas jest smukłość ścianki elementów składo-wych (półek, środników) kształtownika. Zarówno w EC 3 jak i PN-90/B-03200 kształtowniki podzielono na 4 klasy, przy czym:

- przekroje klasy 1, 2, 3 są zaliczane do grubościennych,- przekroje klasy 4 zaś do cienkościennych.

Do wyznaczania nośności kaŜdej z klas kształtowników (w zwią-zku z ich róŜną ŚRS), stosuje się inne procedury obliczeniowe.

Podzia ł na 4 klasy pozwala na dostosowanie (uzgodnie-nie) modeli fizycznych ustroju do ich modeli oblicz eniowych

Aby pręty moŜna było obliczać zgodnie z zasadami przyję-tymi w mechanice konstrukcji narzuca się ich przekrojom takie wymogi wymiarowe, aby analizę ich wytęŜenia i moŜna pro-wadzić w stanie plastycznym, spręŜystym bądź nadkrytycznym. SłuŜą do tego warunki zapewnienia zdolności przekroju prętów do obrotu. Wprowadzenie klas przekrojów umoŜliwia ścisłe powiązanie modeli fizycznych z metodami obliczania ustroju.

KLASYFIKACJA PRZEKROJÓW* -KRYTERIA NOSNOŚCI

Klasa 1: Nośność plastyczna (pełne uplastycznienie)

Klasa 2: Nośność plastyczna (przegub plastyczny oograniczonej zdolności do obrotu)

Klasa 3: Nośność spr ęŜysta lub spr ęŜysto-plastycz-na (początek uplastycznienia strefy ściskanej)

Klasa 4: Nośność „efektywna” lub wyboczeniowa(niestateczność miejscowa)

___________________________* Graniczne smukłości ścianek dla poszczególnych klas sąuzaleŜnione od rodzaju ścianki (sposobu podparcia), rozkładu napręŜeń i gatunki stali